CN105946127B - 单段式硅棒截断机及其截断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单段硅棒截断机及其截断方法，单段硅棒截断机包括：机座；硅棒输送台，设于所述机座的切割区，用于承载待切割的硅棒并驱动所述硅棒沿着所述硅棒的轴向进行输送；单段切割设备，包括：移动切割架，沿着所述硅棒输送台滑设于所述机座；单段线切割单元，设于所述移动切割架且可升降地设于所述硅棒输送台的上方，用于将所述硅棒切割进行单段切割，获得符合工件规格的单段硅棒截段。本发明的单段硅棒截断机，先根据规定的硅棒尺寸调节移动切割架的位置，再通过单段线切割单元将所述硅棒切割进行单段切割，使待切割的硅棒符合规定的切割长度，获得符合工件规格的单段硅棒截段。调节移动切割架的位置，可满足任意尺寸的硅棒的切割工作。
Description
技术领域
本发明涉及硅棒截断技术领域，特别是涉及一种单段式硅棒截断机及其截断方法。
背景技术
硅棒截断技术是目前世界上比较先进的开方加工技术，它的原理是通过高速运动的金刚线对待加工工件(例如：硅棒、蓝宝石、或其他半导体硬脆材料)进行摩擦，切出方锭，从而达到切割目的。在对工件的切割过程中，金刚线通过导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的上升下降实现工件的进给，在压力泵的作用下，装配在设备上的冷却水自动喷洒装置将冷却水喷洒至金刚线和工件的切削部位，由金刚线往复运动产生切削，以将半导体等硬脆材料一次同时切割为多块。线切割技术与传统的刀锯片、砂轮片及内圆切割相比具有效率高、产能高、精度高等优点。
但是，目前的硅棒截断机仍然存在不足，例如目前的硅棒截断机不能对硅棒的尺寸进行控制，每次切割都是按照统一的切割尺寸，不能满足不同尺寸的硅棒要求。
发明内容
有鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可以将待切割的硅棒按照任意设定的尺寸进行切割的单段式硅棒截断机及其截断方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种单段硅棒截断机，包括：
机座；
硅棒输送台，设于所述机座的切割区，用于承载待切割的硅棒并驱动所述硅棒沿着所述硅棒的轴向进行输送；
单段切割设备，包括：移动切割架，沿着所述硅棒输送台滑设于所述机座；单段线切割单元，设于所述移动切割架且可升降地设于所述硅棒输送台的上方，用于将所述硅棒切割进行单段切割，获得符合工件规格的单段硅棒截段。
本发明的单段硅棒截断机，先根据规定的硅棒尺寸调节移动切割架的位置，再通过单段线切割单元将所述硅棒切割进行单段切割，使待切割的硅棒符合规定的切割长度，获得符合工件规格的单段硅棒截段。并且，调节移动切割架的位置，可以满足任意尺寸的硅棒的切割工作。
本发明单段硅棒截断机的进一步改进在于，还包括：
上料机构，设于所述机座的上料区且邻近于所述硅棒输送台，用于将待切割的所述硅棒从所述上料区输送至所述切割区的所述硅棒输送台上。
本发明单段硅棒截断机的进一步改进在于，所述上料机构包括：
座体；
承载台；以及
硅棒输送单元，设于所述承载台上，具有供承托所述硅棒的滚轮组件以及用于控制所述滚轮组件的电机组件。
本发明单段硅棒截断机的进一步改进在于，还包括：
轴心调节机构，设于所述硅棒输送台上，用于将所述硅棒的轴心调成水平状态。
本发明单段硅棒截断机的进一步改进在于，所述轴心调节机构包括：
两个调整垫块，分别设于所述硅棒输送台首尾两端，用于承托所述硅棒；
水平检测单元，用于检测两个所述调整垫块所承托的所述硅棒的水平度；以及
驱动电机，与两个所述调整垫块中的至少一者关联，用于控制所关联的至少一个所述调整垫块作升降运动以确保将所述硅棒的轴心调成水平状态。
本发明单段硅棒截断机的进一步改进在于，所述硅棒输送台包括用于承载待切割的硅棒并驱动切割后的多个所述单晶硅区段沿轴向进行输送的滚轮组件以及用于控制所述滚轮组件的电机组件，所述滚轮组件根据切割的单晶硅区段而划分为多个滚轮组件区段，每一个滚轮组件区段内包括有多个滚轮对，每一个滚轮对包括有通过转动轴相连的两个滚轮，所述电机组件包括多个电机，每一个所述滚轮对对应一个所述电机或者同属于一个滚轮组件区段中的多个滚轮对共用一个所述电机。
本发明单段硅棒截断机的进一步改进在于，所述单段线切割单元包括：
传动连接于一升降机构的支架；以及
对称设置于所述支架底部的两个切线轮，两个所述切线轮之间设有切割线。
本发明单段硅棒截断机的进一步改进在于，还包括压制件，所述压制件包括可升降地设于所述支架上的升降块以及对称设于所述升降块上的两个用于压制待切割的硅棒的压制板。
本发明单段硅棒截断机的进一步改进在于，所述单段切割设备上还配置有测距单元，用于测量所述移动切割架沿着所述硅棒输送台的滑移距离。
本发明还提供了一种应用上述的单段硅棒截断机的硅棒截断方法，包括：
将待切割的硅棒输送至切割区的硅棒输送台上；
根据工件规格，驱动移动切割架沿着所述硅棒输送台滑移直至到达与所述工件规格对应的位置；
下降单段线切割单元，将所述硅棒输送台上的所述硅棒进行单段切割，获得符合工件规格的单段硅棒截段。
本发明的硅棒截断方法，先根据规定的硅棒尺寸调节移动切割架的位置，再通过单段线切割单元将所述硅棒切割进行单段切割，使待切割的硅棒符合规定的切割长度，获得符合工件规格的单段硅棒截段。并且，调节移动切割架的位置，可以满足任意尺寸的硅棒的切割工作。
附图说明
图1是本发明单段硅棒截断机的立体图。
图2是本发明单段硅棒截断机的较佳实施例的立体图。
图3是本发明单段硅棒截断机的送料设备的侧视图。
图4是本发明单段硅棒截断机的轴线调节机构的侧视图。
图5是本发明单段硅棒截断机的侧视图。
图6是本发明单段硅棒截断机的硅棒输送台的侧视图。
图7是应用本发明单段硅棒截断机的硅棒流水作业系统的立体图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
参见图1所示，图1是本发明单段硅棒截断机的立体图。本发明的单段硅棒截断机，包括：
机座10。
硅棒输送台20，设于机座10的切割区，用于承载待切割的硅棒90并驱动硅棒90沿着硅棒90的轴向进行输送。
单段切割设备30包括：移动切割架301，沿着硅棒输送台20滑设于机座10；单段线切割单元302，设于移动切割架301且通过一升降机构40可升降地设于硅棒输送台20的上方，用于将待切割的硅棒90切割进行单段切割，获得符合工件规格的单段硅棒截段930。优选地，单段切割设备30上还配置有测距单元，用于测量移动切割架301沿着硅棒输送台20的滑移距离。
参见图2所述，图2是本发明单段硅棒截断机的较佳实施例的立体图。在本发明的较佳实施例中，本发明的单段硅棒截断机，还包括送料设备1，用于将待切割的硅棒90输送至待上料区域2，然后再输送到硅棒输送台20上进行截断作业。如图2所示，机座20的外部设置有保护罩4，起到保护单段切割设备30以及待切割的硅棒90在截断过程不受外界干扰的作用，保护罩4上设有多个监控窗口5，可供工作人员对硅棒截断过程进行监控。
其中，送料设备1包括：
上料机构，位于待上料区域2，用于将待切割的硅棒90自待上料区域2输送至硅棒输送台20。
送料机构13，邻设于所述上料机构，用于将待切割的硅棒90输送至待上料区域2的所述上料机构上。
具体地，参见图3所示，图3是本发明单段硅棒截断机的送料设备的侧视图。所述上料机构包括：座体11、承载台12、以及硅棒输送单元14，硅棒输送单元14设于承载台12上，具有供承托待切割的硅棒90的滚轮组件(或输送带)以及用于控制所述滚轮组件(或输送带)的电机组件。优选地，承载台12上还设有硅棒提升机构15，可以将待切割的硅棒90进行提升后运输至待上料区域2。
进一步地，参见图4所示，图4是本发明单段硅棒截断机的轴线调节机构的侧视图。在本发明的另一较佳实施例中，本发明的单段硅棒截断机，还包括轴心调节机构，设于硅棒输送台20上，用于将待切割的硅棒90的轴心调成水平状态。所述轴心调节机构包括：
两个调整垫块，分别设于硅棒输送台20的首尾两端，用于承托待切割的硅棒90。
水平检测单元，用于检测两个所述调整垫块所承托的待切割的硅棒90的水平度。
驱动电机16，与两个所述调整垫块中的至少一者关联，用于控制所关联的至少一个所述调整垫块作升降运动以确保将待切割的硅棒90的轴心调成水平状态。
参见图5所示，图5是本发明单段硅棒截断机的侧视图。单段线切割单元302进一步包括设于移动切割架301且传动连接于升降机构40的支架以及对称设置于所述支架底部的两个切割轮321，两个切割轮321之间设有切割线322。进一步地，所述支架包括设于移动切割架301且传动连接于升降机构40的水平框架323以及对称设置于水平框架323底部的两个竖直框架324，切割轮321设于竖直框架324上。优选地，两个竖直框架324分别设于水平框架323的底部两端，水平框架323与两个竖直框架324拼接形成倒凹字型支架。
进一步地，本发明单段硅棒截断机，还包括压制件，所述压制件包括通过一压紧气缸而可升降地设于单段线切割单元302的所述支架上的升降块以及对称设于所述升降块上的两个用于压制待切割的硅棒90的压制板620。当升降机构40驱动单段线切割单元302下降时，两个压制板620共同压制待切割的硅棒90，将待切割的硅棒90压持稳定，以防止待切割的硅棒90在切割时发生移动。
参见图6所示，图6是本发明单段硅棒截断机的硅棒输送台的侧视图。本发明单段硅棒截断机，可以通过单段线切割单元302通过多次切割进而将硅棒90切割成多个不同尺寸的单段硅棒截段930，硅棒输送台20包括用于承载待切割的硅棒90并驱动切割后的多段单段硅棒截段930沿轴向进行输送的滚轮组件210以及用于控制滚轮组件210的电机组件，滚轮组件210根据切割的硅棒截段而划分为多个滚轮组件区段211(如图4所示，划分为四个滚轮组件区段，可分别标识为211a、211b、211c、211d)，每一个滚轮组件区段211内包括有多个滚轮对，每一个滚轮对包括有通过转动轴212相连的两个滚轮213，所述电机组件包括多个电机，每一个所述滚轮对对应一个所述电机或者同属于一个滚轮组件区段211中的多个滚轮对共用一个所述电机。当待切割的硅棒90被单段线切割单元302切割为多段单段硅棒截段930(图6中所示为910a、910b、910c、910d)后，每一个滚轮组件区段211中的每一个所述滚轮对在对应的电机驱动下进行滚动，以驱动该滚轮组件区段211中的单段硅棒截段930沿着单段硅棒截段930的轴向进行输送，以此实现多段单段硅棒截段930进行依序卸料。在图6所示的实施例中，多段单段硅棒截段930的尺寸是一样的，当然，也可以根据不同的尺寸要求，将多段单段硅棒截段930截断为不一样的尺寸。
现以图6中的各个单段硅棒截段930的卸料过程为例进行说明，在图6中，单段线切割单元302将硅棒90切割为四个单段硅棒截段930(图中所示为930a、930b、930c以及930d)。在卸料时，先启动最接近卸货区(假设卸货区是位于左侧)的第一个单段硅棒截段930a所对应的第一个滚轮组件区段211a内的全部电机，控制第一个滚轮组件区段211a内的全部滚轮，驱动第一个单段硅棒截段930a朝向所述卸货区输送以进行卸料；当第一个单段硅棒截段930a输送后与相邻的第二个单段硅棒截段930b达到一安全距离之后，启动对应第二个单段硅棒截段930b的第二个滚轮组件区段211b内的全部电机，控制第二个滚轮组件区段211b内的全部滚轮，驱动第二个单段硅棒截段930b输送至所述卸货区进行卸料；当第二个单段硅棒截段930b输送后与相邻的第三个单段硅棒截段930c达到一安全距离之后，启动对应第三个单段硅棒截段930c的第三个滚轮组件区段211c内的全部电机，控制第三个滚轮组件区段211c内的全部滚轮，驱动第三个单段硅棒截段930c输送至所述卸货区进行卸料；当第三个单段硅棒截段930c输送后与相邻的第四个单段硅棒截段930d达到一安全距离之后，启动对应第四个单段硅棒截段930d的第四个滚轮组件区段211d内的全部电机，控制第四个滚轮组件区段211d内的全部滚轮，驱动第四个单段硅棒截段930d输送至所述卸货区进行卸料，从而完成所有四个单段硅棒截段930的依序卸料。
本发明单段硅棒截断机，先根据规定的硅棒尺寸调节移动切割架的位置，再通过单段线切割单元将所述硅棒切割进行单段切割，使待切割的硅棒符合规定的切割长度，获得符合工件规格的单段硅棒截段。并且，调节移动切割架的位置，可以满足任意尺寸的硅棒的切割工作。
以下介绍应用上述的单段硅棒截断机的硅棒截断方法，包括：
步骤S1：将待切割的硅棒输送至切割区的硅棒输送台上；
步骤S2：根据工件规格，驱动移动切割架沿着所述硅棒输送台滑移直至到达与所述工件规格对应的位置；
步骤S3：下降单段线切割单元，将所述硅棒输送台上的所述硅棒进行单段切割，获得符合工件规格的单段硅棒截段。
通过上述的硅棒截断方法，先根据规定的硅棒尺寸调节移动切割架的位置，再通过单段线切割单元将所述硅棒切割进行单段切割，使待切割的硅棒符合规定的切割长度，获得符合工件规格的单段硅棒截段。并且，调节移动切割架的位置，可以满足任意尺寸的硅棒的切割工作。
以下介绍应用上述的包括送料设备的单段硅棒截断机的硅棒截断方法，包括：
步骤S10：由送料设备将待切割的硅棒输送至待上料区域并再由待上料区域输送至截断设备的硅棒输送台上；
步骤S20：通过所示轴心调节机构而将硅棒输送台承载的待切割的硅棒的轴心调成水平状态；
步骤S30：下降单段线切割单元，对硅棒输送台上的待切割的硅棒进行切割以将硅棒切割为单段硅棒截段；
步骤S40：由硅棒输送台将切割后的单段硅棒截段依序运离出去。
优选地，在下降单段线切割单元之前，还包括：下降所述单段线切割单元，由所述单段线切割单元切割所述硅棒的头部以进行硅棒头部取样片。
其中，在上述步骤S10中，将待切割的硅棒由待上料区域输送至截断设备的硅棒输送台上，包括：
步骤S11：将待切割的硅棒放置于所述滚轮组件上；
步骤S12：通过所述电机组件控制所述滚轮组件驱动待切割的硅棒沿着所述硅棒的轴向进行输送；
步骤S13：待切割的硅棒输送到位后，通过所述电机组件控制所述滚轮组件停止运动。
其中，在上述步骤S30中，下降单段线切割单元，对硅棒输送台上的待切割的硅棒进行切割以将硅棒切割为单段硅棒截段，包括：
步骤S31：在所述硅棒输送台上通过所述升降机构可升降地设置所述单段线切割单元；
步骤S32：将所述单段线切割单元通过所述连杆传动连接于所述升降机构上；
步骤S33：通过所述升降机构控制所述连杆向下移动，进而驱动单段线切割单元下降，对所述硅棒输送台上的所述硅棒进行切割以将所述硅棒切割为单段硅棒截段。
其中，在上述步骤S40中，由硅棒输送台将切割后的单段硅棒截段依序运离出去，包括：
步骤S41：通过单段线切割单元通过多次切割进而将硅棒切割成多个不同尺寸的单段硅棒截段，将所述电机组件分为多个电机，将所述滚轮组件划分为与切割后的多个单段硅棒截段的数量对应的多个滚轮组件区段，每一个所述滚轮对对应一个所述电机或者同属于一个滚轮组件区段中的多个滚轮对共用一个所述电机；
步骤S42：启动最接近卸货区的第一个硅棒截段所对应的第一个滚轮组件区段内的全部电机，控制所述第一个滚轮组件区段内的全部滚轮，驱动所述第一个硅棒截段朝向所述卸货区输送以进行卸料；
步骤S43：当所述第一个硅棒截段输送后与相邻的第二个硅棒截段达到一安全距离之后，启动对应所述第二个硅棒截段的第二个滚轮组件区段内的全部电机，控制所述第二个滚轮组件区段内的全部滚轮，驱动所述第二个硅棒截段输送至所述卸货区进行卸料；
步骤S44：重复上述步骤，即，当前一个单段硅棒截段输送后与相邻的后一个单段硅棒截段达到一安全距离之后，启动对应所述后一个单段硅棒截段的后一个滚轮组件区段内的全部电机，控制所述后一个滚轮组件区段内的全部滚轮，驱动所述后一个单段硅棒截段输送至所述卸货区进行卸料，直至将最后一个单段硅棒截段输送至所述卸货区进行卸料。
另外，参见图7所示，图7是应用本发明单段硅棒截断机的硅棒流水作业系统的立体图。应用本发明单段硅棒截断机的硅棒流水作业系统，包括：
送料设备1，用于将待切割的硅棒90输送至待上料区域2。
本发明的单段硅棒截断机，设置在保护罩4内。
硅棒传送设备6，衔接截断设备3，用于传送单段硅棒截段930。优选地，硅棒传送设备6即为传送带设备。
硅棒组合加工机7，设于硅棒传送设备6旁侧，用于对从硅棒传送设备6上获取的单段硅棒截段930执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。优选地，硅棒传送设备6上的单段硅棒截段930均通过机械手传输到硅棒组合加工机7，以执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。
边料输送设备8，用于将多余或是切割损坏的边料进行输送，以进行二次利用。
工作转移设备9，设于截断设备3和硅棒传送设备6之间，用于将单段硅棒截段930转移至硅棒传送设备6。优选地，该工件转移设备9为机械手，能将截段设备3输出的横向放置的单段硅棒截段930抓起并以竖直放置的方式置放到硅棒传送设备6上。
进一步地，应用本发明单段硅棒截断机的硅棒流水作业系统的硅棒流水作业方法，包括：
步骤S101：由送料设备将待切割的硅棒输送至待上料区域并再由所述待上料区域输送至截断设备上；
步骤S201：由本发明的单段硅棒截断机对由所述送料设备自所述上料区域输送过来的待切割的硅棒进行截断作业以；
步骤S301：由硅棒传送设备将本发明的单段硅棒截断机切割的单段硅棒截段予以传送；
步骤S401：由硅棒组合加工机从所述硅棒传送设备上获取所述单段硅棒截段并对所述单段硅棒截段执行切方作业、磨面作业、以及滚圆及抛光作业。
本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种单段硅棒截断机，其特征在于，包括：
机座；
硅棒输送台，设于所述机座的切割区，用于承载待切割的硅棒并驱动所述硅棒沿着所述硅棒的轴向进行输送；所述硅棒输送台包括用于承载待切割的硅棒并驱动切割后的多个单晶硅区段沿轴向进行输送的滚轮组件以及用于控制所述滚轮组件的电机组件，所述滚轮组件根据切割的单晶硅区段而划分为多个滚轮组件区段，每一个滚轮组件区段内包括有多个滚轮对，每一个滚轮对包括有通过转动轴相连的两个滚轮，所述电机组件包括多个电机，每一个所述滚轮对对应一个所述电机或者同属于一个滚轮组件区段中的多个滚轮对共用一个所述电机；
送料设备，包括：上料机构，位于待上料区域，用于将待切割的硅棒自待上料区域输送至硅棒输送台；送料机构，邻设于所述上料机构，用于将待切割的硅棒输送至待上料区域的所述上料机构上；
单段切割设备，包括：移动切割架，沿着所述硅棒输送台滑设于所述机座；单段线切割单元，设于所述移动切割架且可升降地设于所述硅棒输送台的上方，用于将所述硅棒切割进行单段切割，获得符合工件规格的单段硅棒截段；所述单段线切割单元包括：传动连接于一升降机构的支架；以及对称设置于所述支架底部的两个切线轮，两个所述切线轮之间设有切割线；
还包括：
轴心调节机构，设于所述硅棒输送台上，用于将所述硅棒的轴心调成水平状态；
所述轴心调节机构包括：
两个调整垫块，分别设于所述硅棒输送台首尾两端，用于承托所述硅棒；
水平检测单元，用于检测两个所述调整垫块所承托的所述硅棒的水平度；以及
驱动电机，与两个所述调整垫块中的至少一者关联，用于控制所关联的至少一个所述调整垫块作升降运动以确保将所述硅棒的轴心调成水平状态。
2.根据权利要求1所述的单段硅棒截断机，其特征在于，还包括：
上料机构，设于所述机座的上料区且邻近于所述硅棒输送台，用于将待切割的所述硅棒从所述上料区输送至所述切割区的所述硅棒输送台上。
3.根据权利要求2所述的单段硅棒截断机，其特征在于，所述上料机构包括：
座体；
承载台；以及
硅棒输送单元，设于所述承载台上，具有供承托所述硅棒的滚轮组件以及用于控制所述滚轮组件的电机组件。
4.根据权利要求1所述的硅棒截断机，其特征在于，还包括压制件，所述压制件包括可升降地设于所述支架上的升降块以及对称设于所述升降块上的两个用于压制待切割的硅棒的压制板。
5.根据权利要求1所述的单段硅棒截断机，其特征在于，所述单段切割设备上还配置有测距单元，用于测量所述移动切割架沿着所述硅棒输送台的滑移距离。
6.一种应用如权利要求1所述的单段硅棒截断机的硅棒截断方法，其特征在于，包括：
将待切割的硅棒输送至切割区的硅棒输送台上；
根据工件规格，驱动移动切割架沿着所述硅棒输送台滑移直至到达与所述工件规格对应的位置；
下降单段线切割单元，将所述硅棒输送台上的所述硅棒进行单段切割，获得符合工件规格的单段硅棒截段。
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